Question

(12分)某反应中反应物与生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu。

（1）将上述反应设计成原电池如图甲所示，请回答下列问题：

①图中X溶液的溶质是____（填化学式），Cu电极上发生的电极反应方程式为           。

②原电池工作时，盐桥中的_____________ (填“K^＋”或“Cl^－”)不断进入X溶液中。

（2）将上述反应设计成电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量关系如图丙，请回答下列问题：

①M是直流电源的__________极；图丙中的②线是_________的物质的量的变化。

②当电子转移为2 mol时，向乙烧杯中加入________ L 5 mol·L^－1 NaOH溶液，才能使溶液中所有的金属阳离子沉淀完全。

（3）铁的重要化合物高铁酸钠(Na₂FeO₄)是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点。

①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe＋2NaOH＋2H₂ONa₂FeO₄＋3H₂↑，则电解时阳极的电极反应方程式为__________________________________。

②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为___________________________________。

Answer

（1）①FeCl3、FeCl2（2分）Cu－2e－＝Cu2＋ ②K＋ （2）① 负；Fe2+ ②2.8（2分）

（3）①Fe＋80H－－6e－＝FeO42－＋4H2O （2分）

② 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据示意图可判断铜是负极，石墨是正极，溶液中的铁离子得到电子，则图中X溶液的溶质是FeCl3，Cu电极上发生的电极反应方程式为Cu－2e－＝Cu2＋。

②原电池工作时，阳离子向正极移动，石墨所在电极是阳极，则盐桥中的K＋不断进入X溶液中。

（2）将上述反应设计成电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量关系如图丙，请回答下列问题：

①铜失去电子，则铜应该是阳极，所以N是正极，则M是直流电源的负极；图丙中的②线表示物质的量的逐渐增加，且起始量是1mol，由于铁离子得到电子转化为亚铁离子，所以应该是亚铁离子的物质的量的变化。

②当电子转移为2 mol时，生成1mol铜离子，消耗2mol铁离子，剩余2mol铁离子，而亚铁离子是3mol，所以要使溶液中所有的金属阳离子沉淀完全需要氢氧化钠的物质的量是2mol＋6mol＋6mol＝14mol，则需要氢氧化钠溶液的体积是14mol÷5mol/L＝2.8L。

（3）①电解时阳极失去电子，则根据方程式可判断阳极是铁失去电子，则电极反应方程式为Fe＋80H－－6e－＝FeO42－＋4H2O。

②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O。

考点：考查电化学原理及氧化还原反应的有关应用